半导体器件的蜂窝布局的制作方法
【技术领域】
[0001] 本文所公开的主题涉及半导体器件、例如碳化硅（SiC)功率器件，包括场晶体管 (例如MOSFET、DMOSFET、UMOSFET、VM0SFET等）、绝缘栅双极晶体管（IGBT)、绝缘基MOS控 制晶闸管（IBMCT)、结型场效应晶体管（JFET)和金属半导体场效应晶体管（MESFET)。
【背景技术】
[0002] 这一节旨在向读者介绍可与本公开的各个方面相关的领域的各个方面。在为读者 提供背景信息以便于对本公开的各个方面的更好理解方面，本论述被认为是有帮助的。相 应地，应当理解，要以此来阅读这些陈述，而不是认可现有技术。
[0003] 功率转换装置广泛地用于现代电气系统，以将电力从一种形式转换成另一种形 式供负载消耗。许多功率电子系统利用各种半导体器件和组件，例如晶闸管、二极管和各 种类型的晶体管（例如，金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET)、结型栅场效应晶体管 (JFET)、绝缘栅双极晶体管（IGBT)和其他适当晶体管）。
[0004] 具体对于高频、高电压和/或高电流应用，与对应硅（Si)器件相比，利用宽带隙半 导体（例如碳化硅（SiC)、氮化铝（AlN)、氮化镓（GaN)等）的器件在高温操作、降低的导通 电阻和较小的管芯大小方面可提供多个优点。相应地，宽带隙半导体器件向功率转换应用 (包括例如配电系统（例如在电力网中）、发电系统（例如在太阳能和风力转换器中）以及 消费产品（例如电动车辆、电器、电力供应装置等））提供优点。
【发明内容】
[0005] 在一实施例中，系统包括半导体器件单元，其设置在碳化硅（SiC)半导体层的表 面。半导体器件单元包括：漂移区，具有第一导电类型；阱区，具有第二导电类型，设置成与 漂移区相邻；源区，具有第一导电类型，设置成与阱区相邻，沟道区，具有第二导电类型，设 置成与源区相邻并且接近表面；以及体接触件区，具有第二导电类型，设置在阱区的一部分 之上，其中体接触件区没有在半导体器件单元中居中。该器件单元包括分段源和体接触件 (SSBC : segmented source and body contact)，其设置在表面的一部分之上，其中 SSBC 包 括：体接触件部分，其设置在体接触件区之上；以及源接触件部分，设置成与体接触件区相 邻并且在源区的一部分之上，其中源接触件部分没有完全包围SSBC的体接触件部分。
[0006] 在一实施例中，系统包括蜂窝半导体器件布局，其具有设置在碳化硅（SiC)半导 体层的表面的多个半导体器件单元。多个蜂窝半导体器件单元各包括：漂移区，具有第一导 电类型；阱区，具有第二导电类型，设置成与漂移区相邻；源区，具有第一导电类型，设置成 与阱区相邻。各器件单元的阱区包括设置成接近表面的体接触件区，以及各器件单元的源 区包括设置成接近表面并且接近体接触件区的源接触件区。多个蜂窝半导体器件单元各包 括不对称分段源和体接触件（SSBC)，其设置在表面的一部分之上，其中，不对称SSBC包括 设置在半导体器件单元的体接触件区之上的体接触件部分以及设置成与体接触件部分相 邻并且在半导体器件单元的源接触件区之上的源接触件部分，其中不对称SSBC的源接触 件部分没有完全包围不对称SSBC的体接触件部分。
[0007] 在一实施例中，一种制作在碳化硅（SiC)半导体层的表面的半导体器件单元的方 法包括在SiC半导体层的表面之上形成半导体器件单元的分段源和体接触件（SSBC)。SSBC 包括体接触件部分，其设置在半导体层的表面之上并且接近半导体器件单元的体接触件 区，其中体接触件部分没有与半导体器件单元的中心对齐。SSBC还包括源接触件部分，其设 置在半导体层的表面之上并且接近半导体器件单元的源接触件区，其中至少一个源接触件 部分仅部分包围SSBC的体接触件部分。
[0008] 技术方案1 :一种系统，包括： 半导体器件单元，设置在碳化硅（SiC)半导体层的表面，其中所述半导体器件单元包 括： 漂移区，具有第一导电类型； 阱区，具有第二导电类型，设置成与所述漂移区相邻； 源区，具有所述第一导电类型，设置成与所述阱区相邻； 沟道区，具有所述第二导电类型，设置成与所述源区相邻并且接近所述表面；以及 体接触件区，具有所述第二导电类型，设置在所述阱区的一部分之上，其中所述体接触 件区没有在所述半导体器件单元中居中；以及 分段源和体接触件（SSBC)，设置在所述表面的一部分之上，其中所述SSBC包括： 体接触件部分，设置在所述体接触件区之上；以及 源接触件部分，设置成与所述体接触件区相邻并且在所述源区的一部分之上，其中所 述源接触件部分没有由所述SSBC的所述体接触件部分完全包围。
[0009] 技术方案2 :如技术方案1所述的系统，其中，所述SSBC具有少于与所述表面垂直 的对称的两个不同镜平面。
[0010] 技术方案3 :如技术方案1所述的系统，其中，所述源接触件部分的第一节段沿所 述体接触件部分的第一侧设置。
[0011] 技术方案4 :如技术方案3所述的系统，其中，所述SSBC具有延长的矩形形状。
[0012] 技术方案5 :如技术方案3所述的系统，其中，所述源接触件部分的第二节段沿所 述体接触件部分的第二侧设置。
[0013] 技术方案6 :如技术方案5所述的系统，其中，所述SSBC具有正方形形状或者六边 形形状。
[0014] 技术方案7 :如技术方案1所述的系统，其中，所述SSBC的所述体接触件部分的至 少一侧设置成接近没有设置在所述SSBC之下的所述源区的一部分。
[0015] 技术方案8 :如技术方案1所述的系统，其中，所述体接触件区基本上是菱形形状。
[0016] 技术方案9 :如技术方案1所述的系统，其中，所述体接触件区基本上是方形形状。
[0017] 技术方案10 :如技术方案1所述的系统，其中，所述半导体器件单元包括场晶体 管、绝缘栅双极晶体管（IGBT)、绝缘基MOS控制晶闸管（IBMCT)、结型场效应晶体管（JFET) 或者金属半导体场效应晶体管（MESFET)。
[0018] 技术方案11 :一种系统，包括： 蜂窝半导体器件布局，包括设置在碳化硅（SiC)半导体层的表面的多个半导体器件单 元，其中所述多个蜂窝半导体器件单元各包括： 漂移区，具有第一导电类型； 阱区，具有第二导电类型，设置成与所述漂移区相邻，其中所述阱区包括设置成接近所 述表面的体接触件区； 源区，具有所述第一导电类型，设置成与所述阱区相邻，其中所述源区包括设置成接近 所述表面并且接近所述体接触件区的源接触件区；以及 不对称分段源和体接触件（SSBC)，设置在所述表面的一部分之上，其中所述不对称 SSBC包括： 体接触件部分，设置在所述半导体器件单元的所述体接触件区之上；以及 源接触件部分，设置成与所述体接触件部分相邻并且在所述半导体器件单元的所述源 接触件区之上，其中所述不对称SSBC的所述源接触件部分没有完全包围所述不对称SSBC 的所述体接触件部分。
[0019] 技术方案12 :如技术方案11所述的系统，其中，所述蜂窝半导体器件布局配置成 使得（2LA -+WcJ大于（2U+W胃）或者使得（2LA+2LA -+WcJ大于W胃或者其组合， 其中U是沟道长度，Lh to _是欧姆区的长度，Wcihni是所述欧姆区的宽度，以及Wifet是所述 多个蜂窝半导体器件单元的JFET区的宽度。
[0020] 技术方案13 :如技术方案12所述的系统，其中，所述蜂窝半导体器件布局提供比 具有与所述蜂窝半导体器件布局相同的La _、Wcihn^P W ;FET的带状半导体器件布局更 大的沟道宽度（WJ或者更大的JFET密度（Difet)或者其组合。
[0021] 技术方案14 :如技术方案11所述的系统，其中，所述蜂窝半导体器件布局配置成 使得（(4Lch t。-+WWciJ · (2Lch+2Lch t。-+WWjfet))大于（2 · (2Lch t。-+VWp) · (2Lch+ 2Lch t。-+UWjfet))或者使得（(4Lch+4Lch t。-+WWcJ · (2Lch+2Lch t。-+WWjfet))大 于（2(2U+2U t。JWJWp) · (2LA+2LA t。-+Wc^Wifet))或者其组合，其中U是所述沟道长 度，Uto ^是所述欧姆区的长度，Wcihni是所述欧姆区的宽度，Wn是所述源接触件区的宽度， Wp是所述体接触件区的宽度，以及Wifet是所述多个蜂窝半导体器件单元的JFET区的宽度。
[0022] 技术方案15 :如技术方案14所述的系统，其中，所述蜂窝半导体器件布局相对于 具有与所述蜂窝半导体器件布局相同的1^、La t。_、Wcihn0 Wn、WjP Wifet的不同蜂窝半导体 器件布局提供更大沟道宽度（WJ或者更大JFET密度（Difet)或者其组合。
[0023] 技术方案16 :如技术方案11所述的系统，其中，所述蜂窝半导体器件布局包括布 置成行、成列或者两者的所述多个半导体器件单元，并且所述行或列相互偏离。
[0024] 技术方案17 :如技术方案11所述的系统，其中，各不对称SSBC没有与其相应半导 体器件单元的中心对齐。
[0025] 技术方案18 :-种在碳化硅（SiC)半导体层的表面处制作半导体器件单元的方 法，包括： 在所述SiC半导体层的所述表面之上形成半导体器件单元的分段源和体接触件 (SSBC)，其中所述SSBC包括： 体接触件部分，设置在所述半导体层的所述表面之上并且接近所述半导体器件单元的 体接触件区，其中所述体接触件部分没有与所述半导体器件单元的中心对齐；以及 源接触件部分，设置在所述半导体层的所述表面之上并且接近所述半导体器件单元的 源接触件区，其中所述源接触件部分没有完全包围所述SSBC的所述体接触件部分。
[0026] 技术方案19 :如技术方案18所述的方法，其中，所述SSBC具有少于与所述表面垂 直的对称的两个平面。
[0027] 技术方案20 :如技术方案18所述的方法，其中，所述SSBC没有与所述表面垂直的 对称的两个平面。
【附图说明】
[0028] 通过参照附图阅读以下详细描述，将会更好地了解本发明的这些及其他特征、方 面和优点，附图中，相似标号在附图中通篇表示相似部件，附图包括： 图1是典型平面MOSFET器件的示意图； 图2是示出典型MOSFET器件的各个区域的电阻的示意图； 图3A是按照本方式的实施例、具有对称分段源和体接触件（SSBC)区的半导体器件单 元的俯视图； 图3B是具有对称SSBC区的器件单元的另一个实施例的俯视图，并且示出放大的制造 缺陷； 图3C是按照本方式的实施例、具有带对称分段源和体接触件（SSBC)的矩形器件单元 的SSBC蜂窝器件布局的俯视图； 图4是图3C所示的SSBC蜂窝器件布局实施例的一部分的截面图； 图5是图3C所示的SSBC蜂窝器件布局实施例的另一个部分的截面图； 图6是具有带对称SSBC的分段矩形器件单元的SSBC蜂窝器件布局的另一个实施例的 顶视图； 图7是具有带对称SSBC的延长六边形器件单元的SSBC蜂窝器件布局的另一个实施例 的顶视图； 图8是具有带不对称SSBC的矩形器件单元的SSBC蜂窝器件布局的另一个实施例的顶 视图； 图9是具有带不对称SSBC的六边形器件单元的SSBC蜂窝器件布局的另一个实施例的 顶视图； 图10是具有带不对称SSBC的正方形器件单元的SSBC蜂窝器件布局的另一个实施例 的顶视图； 图11是具有带不对称SSBC的六边形器件单元的SSBC蜂窝器件布局的另一个实施例 的顶视图； 图12A是包括连续源接触件带和连续体接触件带的非蜂窝带器件布局的一实施例的 俯视图； 图12B是包括具有分段源/体接触件带的非蜂窝带阶梯器件布局的一实施例的俯视 图； 图12C是包括没有SSBC的正方形器件单元的蜂窝器件布局的一实施例的顶视图； 图13是示出归一化沟道宽度（WJ (归一化成图12B的带状阶梯器件布局200的沟道 宽度）与具有不同沟道长度（LJ的SSBC蜂窝器件布局实施例的JFET区的宽度（Wifet)之 间的关系的图表； 图14是示出归一化JFET密度（Dife